Fluorholdige molekyler fra cellekulturer

Naturlige organiske forbindelser, der indeholder fluor, er sjældne, fordi levende organismer - med nogle få undtagelser - ikke producerer dem. Amerikanske videnskabsmænd har nu gensplejset en mikrobiel vært til organofluormetabolisme, tillader det at producere et fluorideret mellemprodukt kendt som et diketid. Som rapporteret i journalen Angewandte Chemie , diketidet kunne så bruges som en monomer til in vivo produktion af fluorerede bioplast.

I modsætning til naturen, kemikere bruger ofte fluor. Teflon belægninger til pander og vandafvisende Gore-Tex jakker, begge baseret på polytetrafluorethylen, dukker straks op. Fluor findes også i mange landbrugskemikalier, og omkring 20-30 % af moderne lægemidler, lige fra antimalaria- og cytostatika til inhalationsanæstetika, bloderstatninger, og flydende ventilationsmidler. Organofluor-molekyler bruges også i flydende krystaller til skærme, samt ozonvenlige kølemidler og drivmidler.

I betragtning af potentialet for levende systemer til at producere meget komplekse kemiske forbindelser, forskere, der arbejder med Michelle C.Y. Chang ved University of California, Berkeley (USA), havde til formål at manipulere det biosyntetiske maskineri i celler til at bruge simple fluorerede byggesten til at lave nye organofluor-målmolekyler.

For at opnå dette, de introducerede gener, der koder for tre særligt effektive enzymer fra en række andre mikroorganismer i bakterien, Escherichia coli, at konstruere diketidbiosyntesevejen. Disse enzymer er i stand til at anvende fluorholdige derivater af deres normale substrater. Ud over, det var også nødvendigt at indføre et gen for et transportprotein, der fører fluoromalonat - som fluorholdigt udgangsmateriale - ind i cellen. Enzymerne gjorde det muligt for cellerne at bruge biosyntesevejen til at lave fluoromalonylcoenzym A og omdanne det til 2-fluor-(R)-3-hydroxybutyrat-diketidet i højt udbytte.

Forskerne introducerede endnu et gen for et enzym, der bruges af mange bakterier til at fremstille polyhydroxyalkanoater (PHA'er), som er polyestere, der bruges til at lagre kulstof og energi. Biologisk nedbrydelige PHA'er bruges i produktionen af ​​bioplast til applikationer som fødevareemballage og medicinske implantater. Den nye, gensplejsede mikroorganismer inkorporerede de fluorerede diketider i de PHA'er, de producerede, frembringer polymerer indeholdende 5 til 15 % fluorerede monomerer. Den fluorerede bioplast var mindre skør end fluorfri PHA'er. Kontrolleret inkorporering af fluorerede monomerer kunne give mulighed for målrettet variation af bioplasts egenskaber.

Forskerne håber også at bruge nøglekomponenten fluoromalonylcoenzym A til at producere et bredt spektrum af små fluorerede molekyler i levende celler til farmaceutiske anvendelser.